1. Laserpinna karastamine
Laserpinna kõvenemisel kasutatakse metalli või sulami pinna kiiritamiseks peamiselt suure energiaga laserkiirt ning tekkiv termiline efekt muudab substraadi pinna tahke kuumutusprotsessi, mis ei ületa sulamistemperatuuri. Samal ajal tugevdatakse faasimuutust metalli pinnal, kasutades isomeerset transformatsiooni maatriksmaterjalis koos lasersoojenduse ja materjali isejahutusefektiga. Titaanisulamite kohta on selles valdkonnas tehtud uuringuid alates 20sajandi algusest. Dai Zhendong et al. parandas märkimisväärselt TC11 titaanisulami kõvadust pinnaskaneeriva laseriga karastamise abil ja selle hõõrdetegurit sai vähendada algse väärtuseni 0,2 ~ 0,3 ning kulumiskindlust suurendati 123 korda, mis parandas oluliselt sulami pinna omadused. TC11 titaanisulami pinnastruktuuri ja omadusi optimeerisid Zhang Hong et al. Tulemused näitavad, et laseriga kustutamine võib pinna struktuuri ilmselgelt täpsustada ning parandada kõvadust ja kulumiskindlust. Zhang Qi jt kinnitasid laseriga isekustutava ja kiire tahkumisega töödeldud titaanisulamite uurimisel, et isekustuv töötlemine mitte ainult ei täpsusta sulami terastruktuuri, vaid muudab ka pinna keemilise koostise homogeensemaks. , ja eraldussuhet pärast kustutamist saab vähendada algselt 1,28-lt 1,04-le ning karastuskihis ei leita auke, pragusid ega muid defekte. Saadakse sile ja ühtlane sulamist pind.
2. Laserpinna ümbersulatamine
Laserpinna ümbersulatamine on meetod substraadi pinna kiireks sulatamiseks ja tahkestamiseks, kiirgades materjali pinda argooni atmosfääri kaitse all, et täpsustada struktuuri ja parandada materjali toimivust. Guo Chun et al. viidi läbi TC4 sulami pinnal laseri ümbersulatustöötlus laserkiire abil. Pärast mikroskoopilist vaatlust viimistleti maatriksi pinnastruktuuri ning paranesid oluliselt ka pinnaomadused nagu kõvadus ja kulumiskindlus. Lisaks kasutasid mõned teadlased TiNi sulami pinna ümbersulatamiseks Nd∶YAG laserit ning kattekiht ja maatriksi metallurgiline kombinatsioon on head, võivad moodustada pideva ja tiheda passiveerimiskile ning korrosioonikindlus on oluliselt suurenenud. Tööstusliku puhta titaani TA2 pinna ümbersulatamise teel lasertöötlusega usub Dai Jingjie, et pinna kulumiskindluse paranemine on tingitud sulamisprotsessist põhjustatud võre moonutustest, peenkristallide tugevnemisest ja dislokatsiooni tugevnemisest. Pinna ümbersulatamine ei paranda aga kõigi titaanisulammaterjalide jõudlust ning selle toimivus võib samuti halveneda. Tulemused näitavad, et TA15 titaanisulami laserpinna sulatamisel tekkinud terad on ebanormaalselt jämedad. Pärast TiZr-sulami pinnasulatustöötlust laseriga leidis Xu Bo, et kuuma ümbersulatustsooni mikrostruktuur olid jämedad helbeterad, modifitseeritud tsooni mikrokõvadus oli madalam kui maatriksil ja kulumiskindlus ei olnud oluliselt paranenud.
3. Laserpinna remont
Laserpindade remondi võib liigitada laservormimisremondi tehnoloogia haruks ning see on ka laservormimistehnoloogia ja laserkattetehnoloogia süntees, mis on edasine rakendus ja arendus metallosade remondi valdkonnas. Titaani ja titaanisulamite pinnadefekte saab kõrvaldada laserpinnaparandustehnoloogia abil. Deng Dewei et al. kontrollis, et laserparandus võib parandada titaanisulami pinnal olevaid pragusid. Pärast laserparandustöötlust suurenes maatriksi kõvaduse väärtus modifitseeritud tsooni ümber ning kõvaduse muutuse kõver modifitseeritud tsooni ja kuumusest mõjutatud tsooni vahel oli suhteliselt tasane. Gong Xinyong jt. kasutas pidevat laserskaneerimist TC11 titaanisulamist tiiviku parandamiseks lasersulatamise ja sadestamise teel ning katsega kontrolliti, et tiiviku jõudlus oli terve ja osade täiuslik remont saavutati. Cui Aiyong et al. saadud Cr2O3/Ti kattekiht ilma sisemiste pragudeta TC4 sulami pinnal laserkatte parandamise tehnoloogia abil. Modifitseeritud kihi pind on sile ja hea metallurgilise sidemega aluspinnaga, saavutades seeläbi kompressori labade kahjustatud osade laserparanduse.
4. Laserpinna legeerimine
Laserpinna legeerimine on meetod, mis kasutab suure energiaga laserkiirt materjali pinna kiireks kuumutamiseks ja sulatamiseks, et soodustada pinna legeerimisreaktsiooni, et parandada sulami pinnaomadusi, mida saab jagada pinnagaasi legeerimiseks ja sulamiteks. pinna pulberlegeerimine.
Gaasiga legeerimisel sisestatav gaas on peamiselt N2 või selle segu, mida tuntakse ka lasergaasnitriidina. See on lämmastikuatmosfääris, suure energiaga laserkiire kasutamine lämmastikuaatomite aktiveerimiseks, kõrge temperatuuriga toime materjali pinna, aktiivse lämmastiku aatomi ja metalli sulamisbasseini Ti sulamisreaktsiooni vedelfaasi sulatamiseks, moodustades kõva faas TiN. Pärast TA2 puhta titaani lasergaasnitriidi töötlemist Nd∶YAG laseriga, Wang Pei et al. leidis, et hõõrdetegur materjali pinnal oli umbes 0,22, mis moodustas umbes 1/4 maatriksist ja kulumiskindlus paranes oluliselt. Samal ajal, mida tihedam on nitriidi tugevdatud ala jaotus, seda väiksem on hõõrdetegur ja seda parem on kulumiskindlus. Nitriidipinnast maatriksini ulatuv mikrokõvaduse jaotuskõver näitab, et lasergaasnitreerimine võib parandada titaanisulami pinna kõvadust.
Laserpinna pulbri legeerimine on laseri suure energia ja kiire kuumutusomaduste kasutamine, nii et substraadi pind ja lisatud sulamipulbri sulamisreaktsioon tahkub, moodustades pinnasulamikihil põhineva substraadi materjali. Ge Xiaolan et al. kasutas suure energiaga laserkiirt TC4 sulami pinna legeerimiseks Ti, Al ja Nb segapulbriga, et saada TiAlNb sulamist kattekiht. Sulami katte kõvadus näitas õrna üleminekut katte sügavuse suunas ja suurenes järk-järgult seest väljapoole. Katte keskmine kõvadus oli oluliselt kõrgem kui TC4 maatriksil ja hõõrdetegur vähenes ning kulumiskindlus oli ligi 3 korda kõrgem kui maatriksil. Liu Qinghui jt. kaetud Ti/Si/C elementaarse elemendi segatud pulbriga TC4 sulami pinnal ja kasutas maatriksi pinnale sulamikatte tekitamiseks laserlegeerimistehnoloogiat. On leitud, et sulami kate koosneb Ti, Si ja C ühenditest. Katte keskmine mikrokõvadus on 80% kõrgem kui aluspinnal ja katte keskmine hõõrdetegur on umbes 0,38, mis on umbes 16% madalam kui aluspinnal. Pinna kõvadus ja kulumiskindlus on oluliselt paranenud.
5. Laserpinna katmine
Laserpinnakatte võib liigitada ka pinna modifitseerimise tehnoloogiaks, see on laserpinna parandamise aluseks. See on suure energiatihedusega laserkiire kasutamine kattematerjali lisamiseks aluspinna pinnale, kattematerjali ja substraadi moodustamiseks aluspinna pinnale hea metallurgilise kattekihi kombinatsioon. Katteprotsessi skeem on näidatud järgmisel joonisel.
Laserkatte protsessiga kaasneb laserlegeerimine, kuid võrreldes lihtsa laserlegeerimisega ei segune kattekihi materjal maatriksiga täielikult legeerimisreaktsiooniks, mis võib paremini kajastada kattematerjali eriomadusi. Praegu kasutatakse titaani ja titaanisulamite laserkatteks palju materjalisüsteeme, sealhulgas C, B, N, Si ja Ni. Vastavalt kattekihi koostisele ja omadustele võib valmistatud katted jagada kulumiskindlateks kateteks, kõrgtemperatuurilisteks oksüdatsioonikindlateks kateteks, bioloogilisteks kateteks ja termotõkkekateteks.
5.1 Kulumiskindel kate
Titaanisulami kulumiskindlus on teiste omadustega võrreldes kehv, seega keskendub laserpinna modifikatsioon rohkem maatriksi kulumiskindluse parandamisele. Üldiselt, mida suurem on kulumiskindla katte kõvafaasi sisaldus, seda suurem on kõvadus ja seda parem on kulumiskindlus. Titaanisulamite kulumiskindlust parandavad paljud kattematerjalid, sealhulgas B, C, Ni, Si, B4C, Cr2C3, TiC, BN, SiC, TiB, TiB2 ja Al2O3. Kasutades toorainena NiCr/Cr3C2 ja WS2 komposiitpulbreid, uurisid Wu Shaohua jt NiCr/Cr3C2 komposiitkatete kulumiskindluse paranemist, võrreldes laserkatet erineva koguse WS2-ga. Tulemused näitasid, et komposiitkattel oli parim kulumiskindlus, kui kattematerjalile oli lisatud 20% WS2. Tulemused näitavad, et sobiv kogus WS2 võib moodustada isemäärduva faasi ja seejärel näidata häid kulumis- ja hõõrdevastaseid omadusi. Sun Ronglu et al. kasutas lasereid TC4 proovide pinnal laserkattekatsete tegemiseks. Kattematerjalina kasutati Ni ja MoS2 segapulbrit. Katteprotsessi käigus toimusid metallurgilised reaktsioonid proovi pinnakihi, segatud pulbrite ja segatud pulbrite vahel ning sfäärilised CrxSy osakesed segunesid ühtlaselt kattekihi dendriitsetes dendriitides. Hõõrdetegur väheneb, samal ajal kui kulumiskindlus paraneb. Liu et al. kattematerjaliks valiti Co-aluse sulami pulber ja laserkattetehnoloogia abil saadi peene dendriit- ja granuleeritud tugevdatud faasidega koobalti baasil komposiitkate. Maatriksi ja kattekihi kulumiskindlust mõõdeti kulumistestimismasinaga ning leiti, et kattekihi kulumismäär oli vaid 1/12 maatriksist ning kulumiskindlus paranes oluliselt. Weng et al. laserkattega TiN ja Co-põhine segapulber TC4 sulami pinnal, tulemused näitavad, et kattekihile saab moodustada suurepärase kulumiskindluse ja dispersiooni tugevdava faasiga intermetallilisi Co/Ti ühendeid ning komposiitkatte kulumiskindlus väheneb. saab veelgi täiustada TiN pulbri lisamise suurendamisega.
5.2 Oksüdatsioonikindel kate
Insenerirakenduste konstruktsiooniosad on sageli kõrgel temperatuuril pikaajalises kasutuses. Selleks, et vähendada või vältida keemilist või elektrokeemilist reaktsiooni O, S, N ja teiste kõrgetemperatuurilises töökeskkonnas ja maatriksis olevate elementide vahel, konstrueeritakse pinnale üldiselt tihe kõrge temperatuuriga kaitsekiht, mis kaitseb maatriksit hävitatud. Yu Pengcheng jt. kasutas laserkattetehnoloogiat komposiitkatete valmistamiseks TC4 sulami pinnale, kasutades kattematerjalina NiCr-Al-Si sulamipulbrit. Pideva tiheda struktuuriga kattekatted segati selle meetodiga ühtlaselt Al2O3, NiO, TiO2, NiCr2O4 ja teiste ühenditega. Katsetulemused näitavad, et katte oksüdatsioonikindlus kõrgel temperatuuril on 7–9 korda kõrgem kui aluspinnal. Liu et al. laserkattega TiN+Ti3Al segatud pulber TC4 sulami pinnale ja valmistati komposiitkate, mis koosnes -Ti, TiN, Al2O3 ja TiO2 segafaasidest. Nad viisid läbi isotermilise oksüdatsiooni katsed vastavalt 600 ja 800 kraadi juures. Katsetulemused näitavad, et komposiitkattel on kõrge temperatuuriga oksüdatsioonikindlus parem kui titaanisulami maatriksil.
5.3 Termobarjäärkate
Töötemperatuur lennunduses, gaasiturbiinmootorites ja muudes keskkondades on jõudnud supersulamite materjalide piirtemperatuurini. Legeermaterjalide soojustõkkekate ühendab metallmaterjalide jõudluse keraamiliste materjalide kõrge temperatuurikindluse eelistega, et täita keraamiliste materjalide soojusisolatsiooni rolli, nii et osad saaksid kõrge temperatuuri tingimustes normaalselt töötada. Shan Xiaohao jt. kasutas laserkatte tehnoloogiat kõrgtemperatuurse termobarjääri katte valmistamiseks Nb, Al ja Ti pulbrite segamise teel ning leidis, et katte kõrgel temperatuuril oksüdatsioonikindlus on seotud Ti segregatsiooni astmega ja Nb2Al ühendite sisaldusega. sulam. Kui Ti massiosa on 15,18 massi%, on Ti eraldusaste sulamis madalaim ja katte oksüdatsioonikindlus on parim. Pidades silmas asjaolu, et lahtine poorne TiO2 on TC4 sulami halva oksüdatsioonikindluse peamine põhjus, on Xu Jiangning et al. laserkattega NiCrNiSi segatud pulber selle pinnal. Katsetulemused näitavad, et pidevast tihedast Al2O3-st ja NiO-st koosnev oksiidkilekate võib tõhusalt ära hoida hapnikuaatomite erosiooni maatriksil ja oksüdatsioonikindlust saab oluliselt suurendada.
5.4 Biokate
Titaanisulami pinnale kantakse laserkattetehnoloogia abil bioaktiivne kate, mis muudab titaanisulami implantatsiooni parema biosobivuse. Li Fuquan et al. kattis hüdroksüapatiidi bioloogilise kattega TC4 pinnale. Katte faasianalüüs koosnes peamiselt kõvadest keraamilistest faasidest nagu -Ti, Ti3P, TiO ja CaTiO3 ning keraamiline kombinatsioon oli hea, pind oli ühtlane ja sile ning kulumiskindlus ja bioloogiline märguvus head. Lisaks tagamaks, et titaanisulamist maatriks moodustaks ühtlase, tasase, tugeva metallurgilise sidemega bioloogilise katte, gradientkatte ja mitmekordse kattekihiga, et vältida katte struktuuri, stressimutatsiooni, et vähendada sisemist pinget. Shi Lei et al. kaetud puhta HA-ga, segatud HA- ja HA-gradientkattega TC4 pinnale ning leiti võrdlevates katsetes, et HA-gradientkattega katted näitasid suurepärast jõudlust, suure sidumistugevusega substraadiga, Ga/P suhe lähedasem looduslikule luule, mis vastab kõrgem HA sisaldus ja parem bioloogiline aktiivsus.
Xi'an Guosheng Laser Technology Co., Ltd. on kõrgtehnoloogiline ettevõte, mis on spetsialiseerunud automaatsete laserkatteseadmete, kiirete laserkatteseadmete, laserkustutusseadmete, laserkeevitusseadmete ja 3D-printimise seadmete uurimis- ja arendustegevusele, tootmisele ja müügile. Meie Laserkeevitusseadmed on kulutõhusad ja neid müüakse nii kodu- kui ka välismaal. Kui olete meie toodetest huvitatud, võtke meiega ühendust aadressilbob@gshenglaser.com.